黃銀蓉

廣安職業(yè)技術(shù)學(xué)院 四川 廣安 638000

關(guān)于核電機(jī)組虛擬仿真實(shí)訓(xùn)室建設(shè)的研究

黃銀蓉

廣安職業(yè)技術(shù)學(xué)院 四川 廣安 638000

針對(duì)我國(guó)核電機(jī)組的快速發(fā)展，以及目前高職院校核電機(jī)組實(shí)訓(xùn)設(shè)備的短缺，本文探討引入虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，建立虛擬仿真實(shí)訓(xùn)室，從根本上解決學(xué)院實(shí)訓(xùn)設(shè)備數(shù)量不足、實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地不夠、技術(shù)更新緩慢、經(jīng)費(fèi)支出大等問(wèn)題。

核電；仿真實(shí)訓(xùn)室；資源共享

0 引言

隨著我國(guó)核電的快速發(fā)展，核電機(jī)組出口世界各地，到2025年我國(guó)核電機(jī)組將達(dá)到120臺(tái)左右，成為第一核電大國(guó)，而核電專業(yè)維修技術(shù)人員非常緊缺[1]，因此培養(yǎng)相關(guān)專業(yè)人才，發(fā)揮四川省核電設(shè)備制造大省與人口大省的優(yōu)勢(shì)，為核電維修輸送合格維修人才。

1 核電類虛擬仿真實(shí)訓(xùn)室建設(shè)的必要性

核電設(shè)備維修屬于高技術(shù)服務(wù)行業(yè)，維修質(zhì)量安全要求高、維修現(xiàn)場(chǎng)空間狹小、放射性劑量高、單個(gè)設(shè)備的價(jià)值高，并要求維修一次性成功，這樣就更加考驗(yàn)維修人員的維修技術(shù)水平，因此對(duì)維修人員的專業(yè)培訓(xùn)與實(shí)踐就體現(xiàn)得尤為重要了。

目前我國(guó)高職院校相關(guān)專業(yè)的教學(xué)內(nèi)容存在教學(xué)手段和教學(xué)條件落后的問(wèn)題，學(xué)生所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相脫節(jié)，對(duì)所學(xué)對(duì)象缺少感性認(rèn)識(shí)，動(dòng)手能力普遍較差，學(xué)生的創(chuàng)新能力得不到很好的培養(yǎng)和挖掘，造成上述問(wèn)題主要有以下幾方面原因：

（1）實(shí)訓(xùn)設(shè)備價(jià)格昂貴，運(yùn)行、維護(hù)費(fèi)用較高；（2）設(shè)備種類單一，不能同時(shí)兼顧教學(xué)和科研；（3）實(shí)訓(xùn)設(shè)備占用實(shí)驗(yàn)空間大，需要專門建設(shè)實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地；

（4）實(shí)訓(xùn)設(shè)備更新慢，與市場(chǎng)脫節(jié)嚴(yán)重。

經(jīng)過(guò)大量調(diào)研，引入虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)[2]，能大量的降低設(shè)備維護(hù)、維修的費(fèi)用和實(shí)訓(xùn)過(guò)程中的不安全因素，從根本上解決學(xué)院實(shí)訓(xùn)設(shè)備數(shù)量不足、實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地不夠、技術(shù)更新緩慢、經(jīng)費(fèi)支出大等問(wèn)題。

2 虛擬教學(xué)平臺(tái)建設(shè)規(guī)劃

（1）虛擬仿真開(kāi)發(fā)平臺(tái)

虛擬仿真開(kāi)發(fā)平臺(tái)包括兩個(gè)平臺(tái)，一是硬件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，另一部分為軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)。開(kāi)發(fā)平臺(tái)部分是整個(gè)虛擬仿真系統(tǒng)的核心部分，是整個(gè)虛擬仿真系統(tǒng)最基本的物理平臺(tái)，負(fù)責(zé)開(kāi)發(fā)、運(yùn)算、生成，此外，還要負(fù)責(zé)連接和協(xié)調(diào)整個(gè)系統(tǒng)的其它各個(gè)子系統(tǒng)的工作、運(yùn)轉(zhuǎn)，從而共同組成一個(gè)完整的虛擬仿真系統(tǒng)。

（2）虛擬仿真顯示系統(tǒng)[3]

在虛擬仿真應(yīng)用系統(tǒng)中，一般都具有有多種顯示系統(tǒng)、設(shè)備，例如：頭盔顯示器、立體顯示器、虛擬三維投影顯示系統(tǒng)以及大屏幕監(jiān)視器，目前應(yīng)用最為廣泛的系統(tǒng)就是其中的虛擬三維投影顯示系統(tǒng)。因?yàn)樘摂M三維投影顯示系統(tǒng)最能滿足虛擬仿真技術(shù)要求應(yīng)用系統(tǒng)具備沉浸性的這項(xiàng)功能。同時(shí)，虛擬三維投影顯示系統(tǒng)也是國(guó)際上目前采用最多的、最典型、最實(shí)用、最高級(jí)別的虛擬仿真的實(shí)現(xiàn)手段和方式。

（3）虛擬仿真交互系統(tǒng)

虛擬仿真技術(shù)最本質(zhì)的特征和要求之一和精髓是多自由度實(shí)時(shí)交互。如果不能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)交互，虛擬仿真應(yīng)用也就沒(méi)有它存在的價(jià)值和意義了，這也是虛擬仿真、三維動(dòng)畫以及多媒體應(yīng)用之間的最本質(zhì)的區(qū)別。

（4）虛擬仿真集成控制

虛擬仿真系統(tǒng)由很多部分組成，包括幾臺(tái)投影機(jī)、音響設(shè)備、多路視頻輸入及切換、輔助的燈光和窗簾等等。以上這些設(shè)備通過(guò)相互連接、相互依賴，從而實(shí)現(xiàn)聯(lián)合工作，。

3 實(shí)踐教學(xué)和管理隊(duì)伍配套建設(shè)研究

（1）配套師資隊(duì)伍建設(shè)

在虛擬仿真方面應(yīng)形成專業(yè)配套、層次合理、年齡結(jié)構(gòu)優(yōu)化的教學(xué)科研團(tuán)隊(duì)，組建以教授、高級(jí)技師為學(xué)術(shù)帶頭人，以基礎(chǔ)扎實(shí)、工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富的中年教師為核心骨干，以具有碩士學(xué)歷的青年教師為主體的教師梯隊(duì)。

教學(xué)隊(duì)伍應(yīng)建設(shè)成一支教育理念先進(jìn)、專業(yè)知識(shí)扎實(shí)、教學(xué)水平高、實(shí)踐教學(xué)能力強(qiáng)、企業(yè)工作經(jīng)驗(yàn)豐富、課程開(kāi)發(fā)和教學(xué)能力強(qiáng)，專兼結(jié)合的“雙師結(jié)構(gòu)”教學(xué)團(tuán)隊(duì)。

（2）配套管理隊(duì)伍建設(shè)

虛擬仿真實(shí)訓(xùn)中心應(yīng)有一整套管理制度，統(tǒng)一在學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)班子下，堅(jiān)持教學(xué)與工作的質(zhì)量考核，確保最大限度地發(fā)揮中心全體工作人員的積極性，同心協(xié)力為建設(shè)中心努力工作，中心施行崗位責(zé)任制度，系主任、教學(xué)副主任、教研室主任、實(shí)訓(xùn)室管理員和專任教師都有明確的分工和職責(zé)。系主任負(fù)責(zé)中心的統(tǒng)籌安排管理，教學(xué)副主任負(fù)責(zé)監(jiān)督落實(shí)，日常教學(xué)、實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)等工作，教研室主任負(fù)責(zé)耗材單的匯總、實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的檢查等工作、實(shí)訓(xùn)室管理員負(fù)責(zé)中心的日常管理、耗材的驗(yàn)收和使用情況等，專業(yè)教師負(fù)責(zé)各自課程實(shí)訓(xùn)區(qū)域的學(xué)生管理、設(shè)備保養(yǎng)、實(shí)訓(xùn)教學(xué)等相關(guān)事宜，這種模式的最大有點(diǎn)在于有利于資源共享，有利于降低管理成本，確保最大限度地發(fā)揮中心全體工作人員的積極性，同心協(xié)力為建設(shè)中心努力工作。

（3）校企合作，助力虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的發(fā)展

應(yīng)通過(guò)不同方式和不同內(nèi)容的合作，為虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的發(fā)展提供了有力的支持。

（4）環(huán)境與安全

學(xué)校要非常重視網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，應(yīng)投入大量經(jīng)費(fèi)對(duì)校園網(wǎng)進(jìn)行大規(guī)模的改造擴(kuò)容建設(shè)，搭建高速、穩(wěn)定、安全的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。并大力推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室信息化、網(wǎng)絡(luò)化的建設(shè)與應(yīng)用。

仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心應(yīng)采用內(nèi)網(wǎng)“專網(wǎng)專用、設(shè)備獨(dú)立”的機(jī)制，確保網(wǎng)絡(luò)安全。為確保實(shí)驗(yàn)室整體的安全和有效運(yùn)行，實(shí)驗(yàn)室設(shè)置了專人維護(hù)、專人值班及設(shè)備責(zé)任制，維護(hù)和責(zé)任落實(shí)到具體個(gè)人，樓層內(nèi)設(shè)有監(jiān)視攝像頭，實(shí)時(shí)監(jiān)控和記錄實(shí)驗(yàn)室內(nèi)情況。

4 預(yù)期成效分析[4]

（1）實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容來(lái)自科研成果，實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)技術(shù)先進(jìn)

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)是目前川內(nèi)高職院校中較早建成的滿足不同層次專業(yè)人才培養(yǎng)的教學(xué)和科研平臺(tái)，平臺(tái)所使用的硬件系統(tǒng)和工具軟件均為先進(jìn)的教學(xué)設(shè)施，主要應(yīng)用于教學(xué)，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中可以接觸到先進(jìn)的設(shè)備、技術(shù)、方法和研究成果，有助于開(kāi)拓視野，提升知識(shí)結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)綜合設(shè)計(jì)和創(chuàng)新能力，極大地提高了虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的技術(shù)水平。

（2）教學(xué)資源豐富，專業(yè)特色鮮明

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)教學(xué)內(nèi)容覆蓋了“機(jī)電一體化專業(yè)、應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)、工業(yè)機(jī)器人專業(yè)”三個(gè)方面的多門基礎(chǔ)課和專業(yè)課，具有鮮明的專業(yè)特色，能夠滿足不同層次、不同課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要。不僅因?yàn)閷?shí)驗(yàn)設(shè)施昂貴、實(shí)驗(yàn)費(fèi)用高昂、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目危險(xiǎn)而不能開(kāi)展的實(shí)驗(yàn)提供虛擬仿真實(shí)驗(yàn)手段，還為學(xué)生提供了實(shí)踐和創(chuàng)新的平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了大學(xué)生素質(zhì)教育和創(chuàng)新教育的有效結(jié)合，為提高人才培養(yǎng)質(zhì)量和水平提供了有力的技術(shù)手段。

（3）實(shí)現(xiàn)資源共享

虛擬仿真實(shí)訓(xùn)中心資源共享是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)信息化建設(shè)，以虛擬仿真實(shí)訓(xùn)中心軟件資源為核心，基于校園網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源共建共享。利用資源共享，可以更加充分地發(fā)揮虛擬仿真教學(xué)平臺(tái)的作用，但是目前存在以下幾個(gè)方面的缺點(diǎn)，一是仿真平臺(tái)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目偏少，導(dǎo)致共享資源庫(kù)資源不全面，二是目前公共互聯(lián)網(wǎng)的帶寬也限制了虛擬仿真程序的動(dòng)態(tài)加載運(yùn)行。

針對(duì)上述問(wèn)題， 計(jì)劃開(kāi)展以下幾方面工作：

①增加已建成的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目；

②擴(kuò)大虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的共享范圍：從虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目共享范圍與建設(shè)同步、校內(nèi)外共享同步、底層開(kāi)發(fā)平臺(tái)的開(kāi)放和共享、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理資源的共享等四個(gè)方面建設(shè)完善中心虛擬仿真實(shí)驗(yàn)資源的網(wǎng)絡(luò)共享平臺(tái)；

③加強(qiáng)中心系統(tǒng)仿真網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的建設(shè)，將實(shí)訓(xùn)中心的機(jī)房提供網(wǎng)絡(luò)開(kāi)放的新模式，基于校園網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)虛擬設(shè)備平臺(tái)搭建合理的典型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)不受時(shí)間、地點(diǎn)的限制完成項(xiàng)目，使實(shí)訓(xùn)中心真正做到24小時(shí)不間斷的開(kāi)放實(shí)訓(xùn)。

[1]李小萍,我國(guó)核電產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策分析[J].企業(yè)經(jīng)濟(jì)，2012（5）：164-167

[2]朱偉暐,核電機(jī)組廠用電系統(tǒng)仿真分析方法研究[D].中國(guó)電力科學(xué)研究院,2015.

[3]代飛,林閩,張瑩高.高職實(shí)訓(xùn)教學(xué)中網(wǎng)絡(luò)虛擬仿真實(shí)訓(xùn)室的重要性研究[J].信息與電腦(理論版)，2014（9）：199.

[4]管煜,虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的研究與設(shè)計(jì)[J].山東工業(yè)技術(shù)，2015（22）：149.

TM623.4

A

黃銀蓉(1984-), 女, 碩士研究生，廣安職業(yè)技術(shù)學(xué)院，助教, 主要從事應(yīng)用電子及控制系統(tǒng)研究.

Email：178600251@qq.com